第一篇分子细胞科学领域总论
第一章分子细胞科学领域的科学意义与战略价值
第一节分子细胞科学的概念内涵
分子细胞科学是以分子细胞生物学为基础，与医学、数学、物理、信息科学、化学等交叉融合，研究细胞生命活动规律及其分子机制的前沿性、交叉性新兴学科。利用学科交叉新技术、新手段，对生物分子、功能元件和细胞进行定性到定量、延滞到实时、静态到动态、离体到原位、单一到网络、局部到整体的研究，揭示其数量、形态、结构和功能的因果关系，为实现对细胞的操控与人工改造提供理论基础和技术手段(图1-1)。
从这个概念出发，分子细胞科学体系中，分子细胞生物学是*核心的基础，也是*重要的组成部分，细胞仍然是分子细胞科学的研究对象；与分子细胞生物学不同的是，分子细胞科学更强调生物学与其他学科的交叉融合，通过融合，使原有的分子细胞生物学的体系得以拓宽，研究深度得以加深，进而对细胞内分子的作用机制获得更透彻的认识，也为相关理论知识的应用带来了全新的契机。
第二节发展分子细胞科学领域的科学意义
一、分子细胞科学为认识生命和改造生命带来理论的深化和技术的升级
一方面，分子细胞科学的发展进一步加深了人类探索生命本质的深度，使对细胞结构和功能的探索实现了从“对分子机制的表象分析”到“从多个维度深度阐释机理”的转变。随着生命科学各类髙通量分析平台的逐步建立，单细胞、单分子水平髙灵敏度分析技术的飞速发展，以及成像技术空间分辨率的不断提升，分子细胞科学对生物分子、功能元件和细胞的数量、形态、结构和功能的研究发展到一个全新的层面，实现了从实时、动态、原位等更多的维度揭示细胞内基因表达、蛋白质修饰、物质运输、细胞运动、信号转导等分子调控过程，以及细胞增殖、分化、死亡等细胞功能的调控机制，进一步加深了对生命本质的认识。
另一方面，分子细胞科学的发展为生命的改造提供了更加优化的技术策略，进一步推动了对细胞内分子表达和细胞功能的精准操控。分子细胞科学研究使得对细胞内的基因表达及其调控机制、细胞命运可塑性等关键科学问题的认识更加全面、系统、深入，在此基础上进一步通过技术优化提高了分子和细胞改造工具的稳定性和靶向性，为人工改造细胞以及进一步设计合成细胞，实现细胞在医学、农业、工业等各个领域的应用奠定了坚实的基础。
二、分子细胞科学将I步推动生命科学各学科的发展
生命科学是研究生命现象，生命活动的本质、特征和发生发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学，其分支学科包括生理学、遗传学、免疫学、发育生物学、进化生物学等，而所有这些学科的发展都离不开在分子细胞水平上对相关生命现象发生机制的深度阐释。
分子细胞科学的发展将为破解生命科学各学科中的重大科学问题提供更全面、深入的理论支撑，进一步推进生命科学领域各学科的快速发展。例如，理解中枢神经系统神经递质的释放和传递过程是生理学研究的重要问题，分子细胞科学的发展可助力获得各种神经递质更髙的时间和空间分辨率的动态信息，为深度解释神经递质生理学功能以及相关调控机制提供重要支撑；细胞免疫学是免疫学研究的重要组成部分，其核心研究内容是免疫细胞的发生、分化和介质功能以及免疫细胞间的相互作用，分子细胞科学的发展使得细胞免疫学研究可实现动态、定量、在体分析，为细胞免疫学理论发展提供了更多证据；发育生物学研究是对生物体从生命的产生、发育、生长到衰老、死亡全过程开展研究的学科，分子细胞科学的发展推动了在单细胞水平对细胞谱系进行追踪研究，重建了单细胞胚胎发育成拥有多种器官和亿万细胞的成体过程中细胞和基因表达的时间与空间信息。
第三节发展分子细胞科学领域的战略价值
一、医药健康领域
人体的正常生理功能和体内的稳态是依靠细胞内各类分子之间的有机调控来实现的，而人体各类疾病的发生在很大程度上是分子层面的调控紊乱导致的。因此，开展分子细胞科学研究是了解人体生长发育和疾病发生发展机制，以及开发疾病预防和治疗方法的重要基础。
首先，分子细胞科学研究使人们对细胞结构和功能的认识更加深刻，可在分子细胞水平上更全面、更精细、更真实地揭示人体生长发育和疾病发生发展的机制与规律。深层次地理解与出生缺陷、人体生长发育异常、衰老和疾病相关的基因表达、信号转导、分子互作等的调控机制，可为疾病的早期发现、预防和治疗，以及预防出生缺陷和实现健康衰老等提供路径。
其次，分子细胞科学研究是发现新型生物标志物的主要途径，可助力实现疾病的精准诊断和治疗。一方面，通过分子细胞科学研究能够发现大量疾病相关的生物标志物，为基因水平的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP)筛查、点突变基因诊断、蛋白质和代谢物水平的各类生物标志物检测，以及细胞水平的循环肿瘤细胞的检测等多种分子诊断新技术的发展和应用提供了基础支撑，可助力实现疾病的早期诊断；另一方面，通过分子细胞科学研究探索疾病特异性生物标志物，有助于解析疾病发生的分子机制，促进疾病的精准分型和患者分层，进而推动精准医学酿现。
*后，分子细胞科学是先进疗法研发和应用的重要理论基础。第一，通过分子细胞科学研究，可解析疾病发生、发展的分子机制及调控原理，指导研发针对特定分子进行靶向攻击的方法，促进分子靶向治疗技术的发展。第二，分子细胞科学研究促进了人们对分子和细胞认识的加深，基因编辑技术、基因重组技术、基因转移载体等基因操作技术的精准性和安全性得到进一步
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